Д.С. Орлов - Химия почв

д. с. ОРЛОВ ХИМИЯПОЧВДопущено Министерством высше­го и среднего специального обра­зования СССР в качестве учеб­ника для студентов высших учеб­ных заведений, обучающихся поспециальности «Агрохимия и почвоведение>ИЗДАТЕЛЬСТВОмосковскогоУНИВЕРСИТЕТА1985УДК 631.Орлов Д. С. Химия почв: Учебник. — М.: Изд-во Моск.

ун-та, 1985. — 376 с.ил.В учебнике последовательно излагаются вопросы истории химии почв, ее ис­пользования в практике сельского хозяйства, химические свойства и состав глав­нейших типов почв, ведущие химические процессы и химические равновесия в поч­вах, фундаментальные законы ионообменной способности почв, формирования кислот­ности и щелочности, окислительно-восстановительных режимов.Изложены оснозы»строения и формирования специфических гумусовых веществ и глинистых минера­лов.

Рассматриваются прикладные проблемы химической мелиорации почв и охра­ны почв от техногенных нагрузок.Рецензенты:доктор географических наук С. В. Зонн;кафедра почвоведения ТСХА(зав. кафедрой академик ВАСХНИЛ Н. П. Панов)ДмитрийСергеевичОрловхимия почвЗав. редакцией Н. М. Г л а з к о в аРедактор Н. А. Ж у кПереплет художника В. Б. Г о р д о н аХудожественный редактор М.

Ф. Е в с т а ф и е в аТехнические редакторы Е. Д. З а х а р о в а , К. С. Ч и с т я к о в аКорректоры Н. В. К а р т ы ш е в а , С. Ф. Б у д а е в аИБ Кя 2118Сдано в набор 20.11.84. Подписано в печать 10.11.85. Л-104458. Формат 70X100/16. Бумага тип. № 1.Гарнитура литературная. Высокая печать. Усл. печ. л. 30,55. Уч.-изд.

л. 31,21. Тираж 4400 экз..Заказ 562. Цена 1 р. 40 к. Изд. Ki 3215Ордена «Знак Почета» издательство Московского университета. 103009, Москва, ул. Герцена, 5/7.Типография ордена «Знак Почета» изд-ва МГУ. 119899, Москва, Ленинские горыО3802020000— 161077(02)—85172—85© Издательство Московского университета, 1985 г„ОТ А В Т О Р АХимия почвы является разделом почвоведения, изучающим хими­ческие основы почвообразования и плодородия почв.

Химические свой­ства почв и показатели химического состояния почв используются поч­воведами всех направлений, независимо от их узкой специализации,для решений вопросов генезиса, классификации почв, бонитировки почв,при разработке мелиоративных мероприятий и рекомендаций по хими­зации земледелия. В последние годы исключительно актуальной сталановая задача — разработка теоретических основ и методов охраны почв•от химического загрязнения. Решение практически всех задач химиипочв основывается на использовании законов почвоведения, современ­ной теоретической химии и инструментальных экспрессных методов хи­мического исследования и анализа почв.В современной химии почв можно выделить четыре главных на­правления: учение о почвенной массе, химия почвообразовательныхлроцессов, химические основы плодородия и аналитическая химия почв.Все эти направления освещены в настоящем учебнике, хотя из-за ог­раниченного объема многие положения обсуждаются только на отдель­ных примерах.В двух первых главах дан краткий очерк истории химии почвы ирассмотрены фундаментальные понятия об элементном и фазовом со­ставах почвы.

В последующих главах обсуждаются роль и функцииотдельных элементов и их соединений в формировании свойств почв иих генезисе. Химические элементы рассматриваются последовательно в•соответствии с их положением в периодической системе Д. И. Менде­леева. Специфические свойства почв, такие как ионообменная способ­ность, почвенная кислотность, окислительно-восстановительный потен­циал, гумусное состояние и др., обсуждаются после той группы хими­ческих элементов, которая играет наиболее важную роль в проявле­нии данного свойства. Такое расположение материала позволяет бо­лее четко выявить функции элементов каждой группы и связать их собщими химическими свойствами элементов.Следует обратить внимание, что формы соединений химическихэлементов и химическая характеристика почв даются преимущественнона примере почв бореальных, суббореальных и некоторых субтропиче­ских поясов; почвы полярных и тропических поясов почти не затраги­ваются, хотя общие закономерности химии почв могут быть распрост­ранены и на эти почвы.В основу учебника положен курс лекций, который автор читаетмного лет на факультете почвоведения Московского университета.

На­стоящий учебник может быть также использован как учебное пособие3для студентов ряда специальностей географических и биологическихфакультетов университетов, почвенно-агрохимических факультетов сель­скохозяйственных вузов, а также для аспирантов и слушателей ФПК.Автор глубоко благодарит за ценные советы и замечания при под­готовке рукописи профессора С. В Зонна, профессора А. Д.

Фокина,профессора В. И. Савича, профессора Т. А. Соколову, доцента Л. А. Во­робьеву. Автор выражает благодарность сотрудникам кафедры химиипочв факультета почвоведения МГУ, оказавшим неоценимую помощьпри подготовке рукописи к печати: Я. М. Аммосовой, О. Н. Бирюковой,,Г. И. Глебовой, Е. И. Горшковой, М. И. Зарубовой, Е. Ю. Милановскому, Г. В. Мотузовой, Н. Н.

Осиповой, Н. И. Сухановой, а также студен­там М. Вечерской и С. Орлову.ГЛАВА 1КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИИ ЗАДАЧИ ХИМИИ ПОЧВЗнакомство с историей науки позволяет понять диалектику ее раз­вития, оценить причины успехов и неудач, выявить движущие силы, еесвязь с развитием общества в целом.

Изучение прошлого необходимодля понимания настоящего; как отмечал В. И. Вернадский, именно встаром таятся и подготавливаются элементы нового, часто проявляю­щиеся сразу и внезапно. Ближайшую и дальние перспективы развитиянауки легче увидеть и, следовательно, легче ее правильно планировать,когда известны закономерности, определявшие движение науки в прош­лом; сколько ошибок и ненужных повторений можно было бы избежатьна той же основе.Полная история химии почв еще не написана, и ниже освещенытолько главные этапы ее развития.Развитие химии почв, как и многих наук, началось в глубокомпрошлом. Первый этап — по сути предыстория химии почв — заклю­чался в накоплении коллективного опыта, знаний об особенностях почв,их свойствах по мере развития сельскохозяйственного производства.Среди большого набора свойств почв, которые еще земледельцы древ­ности различали и учитывали, отчетливо прослеживаются и те, которыев настоящее время мы называем химическими свойствами.

В практикеземледелия применялись и химические средства улучшения почв. Ве­дущий почвовед-историограф И. А. Крупеников приводит данные отом, что еще в начале II тыс. до н. э. в Ассирии, Вавилоне, Шумере при­менялись способы борьбы с вторичным засолением почв. Примерно втот же период народы Центральной Америки использовали мергель,снижавший кислотность почвы. Засоленные почвы были хорошо извест­ны земледельцам и философам античного Рима. П.

Вергилий (70—19 гг. до н. э.) в знаменитой поэме о земледелии, садоводстве, ското­водстве и пчеловодстве «Георгики» писал: «Почва соленая есть, онаназывается «горькой». Нехороша для хлебов (она не смягчается вспаш­кой)», и даже описал способ определения солености почвы по вкусуводной вытяжки (цит. по Крупеникову, 1981). Древнегреческий бота­ник Феофраст (примерно 372—287 гг. до н. э.) наряду с глинистыми,песчаными и т.

п. выделяет также соленые почвы.Хорошо известна была и способность почв поглощать и удерживатьразличные химические вещества, получившая впоследствии названиепоглотительной способности почв. Об опреснении морской воды послеее соприкосновения с почвой писал древнегреческий философ Аристо­тель (384—322 гг. до н.

э.), а позже очень образно охарактеризовал5это явление в поэме «О природе вещей» римский философ-материалистТит Лукреций Кар (99—55 гг. до н. э.):«Влага морская становится сладкой и пресной по вкусуТам, где сквозь толщу земли проникает она в водоемы,Там под землей свои горькие части вода оставляет,Так как последним легко зацепиться в неровности почвы».Конечно, это описание выглядит сейчас несколько наивным, но ес­ли мысль Тита Лукреция Кара выразить современными терминами, тоокажется, что она неплохо выражает существующие представления омеханизме ионного обмена.

Ионообменная способность почв реальноиспользовалась жителями северо-западной Африки для опресненияморской воды.В земледельческой практике издавна различали кислые почвы иумели улучшать их качество. Мел, мергель и карбонатную глину в Анг­лии использовали в качестве удобрений более 2000 лет назад, а первыедокументальные упоминания об известковании почв на Британских ост­ровах встречаются в «Естественной истории» римского писателя и на­туралиста Плиния Старшего (24—79 гг.). Он описал шесть типов мер­геля, использование которых должно соответствовать особенностямпочвы. Песчаный мергель он рекомендует для влажных почв, «жирный»мергель — для сухих и упоминает о необходимости одновременноговнесения навоза. Сохранились старые законы и арендные договорыXII—XIII вв., которые регламентируют условия добывания и примене­ния мергеля в сельском хозяйстве Англии.

Известкованию придавализначение и в других странах. Эдикт императора Италии Карла Лысо­го (824 г.) запрещал крестьянам отказываться возить мергель на поля(Крупенников, 1981).В XV—XVI вв. начинают формироваться более определенные пред­ставления о химических свойствах почв, появляется сельскохозяйствен­ная литература, в которой делаются попытки систематизации накоплен­ных знаний и приводятся сведения о первых экспериментах по изуче­нию химических свойств почв. В 1580 г.

во Франции вышла книгаБ. Палисси «Как находить и распознавать землю, называемую мерге­лем», в которой не только описаны разные типы мергелей и их место­рождения, но приведены инструкции по разведке месторождений, до­быче мергеля и внесения на поля. Заметный вклад в изучение почвывнес английский философ-материалист и государственный деятельФ. Бэкон (1561—1626), которого К- Маркс назвал родоначальникоманглийского материализма и всей опытной науки новейшего времени.Опираясь на народный опыт, Ф. Бэкон поставил специальные опыты идобился опреснения морской воды, пропустив ее через 20 сосудов с поч­вой. Как отмечает И. А.

Крупенников, это было первое эксперименталь­ное исследование поглотительной способности почв.Развитие химии почв в XVIII—XIX вв.Начало систематических исследований химических свойств почвы исоставляющих ее веществ относится к XVIII в. Многие исследованияконца XVIII — начала XIX в. оказали решающее влияние на ход даль­нейшего развития науки. Главное значение имели исследования трехважнейших проблем: 1) почвенного гумуса; 2) поглотительной способ­ности почв; 3) теории минерального питания растений.В числе важнейших следует назвать работу Ф. Ахарда (1786), ко­торый действием раствора щелочи на почву и на торф получил темно6бурый раствор.